2025年人教版高考生物一輪復(fù)習(xí)：不同生物固定二氧化碳的方式比較

專題突破2不同生物固定二氧化碳的方式比較

說明植物細(xì)胞的葉綠體從太陽光中捕獲能量，這些能量在二氧化碳和水轉(zhuǎn)變

課標(biāo)要求

為糖與氧氣的過程中，轉(zhuǎn)換并儲存為糖分子中的化學(xué)能。

2023?湖南?T172021?遼寧-T22

考情分析不同生物固定二氧化碳的方式比較

2021?天津-T152021?全國乙?T29

【典例示范】

某研究小組在研究小麥、玉米和蘆薈的光合作用時，分別測得三種植物一晝夜C02吸收速率

的變化量，結(jié)果如圖1：

(1)圖1中小麥在10?12h光合作用速率下降的原因是?

⑵據(jù)圖1判斷蘆薈在10?16h光合作用速率(填“是”或“不是")0o

(3)小麥進(jìn)行暗反應(yīng)時，CO2被C5固定后，形成C3,但科學(xué)家在研究玉米等原產(chǎn)在熱帶地區(qū)

綠色植物的光合作用時發(fā)現(xiàn)，這類植物固定CO2時，CO2中的碳首先轉(zhuǎn)移到含有四個碳原子

的有機(jī)物(C4)中，然后才轉(zhuǎn)移到C3中，科學(xué)家將這類植物叫作C4植物，將其特有的固定CO2

的途徑叫作C4途徑；此類作物沒有“光合午休”的現(xiàn)象。而像小麥等僅有C3參與CO2固定

的植物叫作C3植物，將其固定CO2的途徑叫作C3途徑。

若用14C標(biāo)記大氣中的CO2,則小麥植株中14c的轉(zhuǎn)移途徑為；

玉米植株中14C的轉(zhuǎn)移途徑為O

⑷請據(jù)圖2比較C3、C4植物的結(jié)構(gòu)并完善表格。

柵欄

維管束維管束

鞘細(xì)胞鞘細(xì)胞

一部分葉

海綿

肉細(xì)胞

組織

C,植物C”植物

注：維管束主要作用是輸導(dǎo)水分、無機(jī)鹽和有機(jī)養(yǎng)料等。

圖2

細(xì)胞類別C3植物C4植物

形態(tài)小①________

維管束鞘細(xì)胞

葉綠體無有，但無基粒或基粒發(fā)育不良

部分葉肉細(xì)胞與維管束鞘細(xì)胞形

排列柵欄組織、海綿組織

葉肉細(xì)胞成“花環(huán)型”結(jié)構(gòu)

葉綠體②________有，但不能進(jìn)行暗反應(yīng)

⑸C3途徑的CO?固定是通過Rubisco來實現(xiàn)的；C4途徑的CO2固定是通過PEP竣化酶催化

完成的，PEP竣化酶催化CO2連接到PEP上，形成四碳酸。這兩種酶對CO?的親和力不同，

PEP竣化酶對C02的親和力比Rubisco高出60多倍，有利于玉米等植物在葉肉細(xì)胞中把大氣

中含量很低的CO2以C4的形式固定下來，形成C4后進(jìn)入維管束鞘細(xì)胞并釋放CO2,PEP竣

化酶被形象地稱為“CO2泵”。

①請解釋玉米在10?12h光合作用速率不降反升的原因：=

②強光下，可產(chǎn)生更多的NADPH和ATP,以滿足C4植物C4途徑對ATP的額外需求。

③維管束鞘細(xì)胞中的光合產(chǎn)物可就近運入維管束，從而避免了光合產(chǎn)物累積對光合作用可能

產(chǎn)生的抑制作用。

（6）生長在干旱地區(qū)的植物如蘆薈、仙人掌等多肉植物，具有一種光合固定CO2的附加途徑

——CAM途徑，具有CAM途徑的植物被稱為CAM植物。據(jù)圖3判斷：夜晚，植物（填

“能”或“不能”）進(jìn)行卡爾文循環(huán)。白天，植物進(jìn)行光合作用的CO2來源是

答案（1）溫度過高，植物蒸騰作用失水過多導(dǎo)致氣孔導(dǎo)度下降，CO?吸收減少（2）不是

⑶14co2-14c3f（14CH2。）14co2-14c4fl4c02-14c3-"CHzO）（4）①大②有⑸①葉肉

細(xì)胞中的PEP竣化酶對C02有很高的親和力，能濃縮低濃度的CO2,從而增加細(xì)胞中CO2

的濃度（6）不能蘋果酸的分解和細(xì)胞呼吸

【歸納總結(jié)】C3植物、C4植物和CAM植物固定C02方式的比較

|大氣中CO2I

白天

夜晚

淀粉〉（液泡葉肉細(xì)胞

白天

淀粉〉（液泡國

白天

也）維管束

co@）

n鞘細(xì)串

［卡爾文循環(huán)］

卡爾文循環(huán)［卡爾￡循環(huán)I

CAM植物C.3植物植物

（1）比較C4植物、CAM植物固定C02的方式

相同點：都對CO2進(jìn)行了兩次固定;

不同點：C4植物兩次固定CO2在空間上錯開；CAM植物兩次固定CO2在時間上錯開。

⑵比較C3、C4、CAM途徑

C3途徑是碳同化的基本途徑，C4途徑和CAM途徑都只起固定CO2的作用，最終還是通過

C3途徑合成有機(jī)物。

【對點精練】

1.（2024?合肥高三期末）玉米葉片具有特殊的結(jié)構(gòu)，其維管束鞘細(xì)胞周圍的葉肉細(xì)胞可以利用

PEP竣化酶固定較低濃度的CO2,并轉(zhuǎn)移到維管束鞘細(xì)胞中釋放，參與光合作用的暗反應(yīng)。

據(jù)圖分析，下列說法不正確的是（）

部分葉肉細(xì)胞維管束鞘細(xì)胞

（葉綠體有基粒）（葉綠體無基粒）

-----------------------------/-------------

圖1

部分葉肉細(xì)胞維管束鞘細(xì)胞

大氣中、，低/PEP

CO?\竣化酶

的CO2

一PE號一

ADP+PiATP

圖2

A.維管束鞘細(xì)胞的葉綠體能進(jìn)行正常的光反應(yīng)

B.維管束鞘細(xì)胞中暗反應(yīng)過程仍需要ATP和NADPH

C.PEP酸化酶對環(huán)境中較低濃度的CO2具有富集作用

D.玉米特殊的結(jié)構(gòu)和功能，使其更適應(yīng)高溫干旱環(huán)境

答案A

解析光反應(yīng)的場所是葉綠體的類囊體薄膜，基粒是由類囊體堆疊而成的，維管束鞘細(xì)胞的

葉綠體沒有基粒，所以維管束鞘細(xì)胞的葉綠體不能進(jìn)行正常的光反應(yīng)，A錯誤。

2.(2024?鹽城高三模擬)某些植物有如圖所示C02濃縮機(jī)制。在葉肉細(xì)胞中，磷酸烯醇式丙

酮酸竣化酶(PEPC)可將HCO3轉(zhuǎn)化為有機(jī)物，該有機(jī)物經(jīng)過一系列的變化，最終進(jìn)入相鄰的

維管束鞘細(xì)胞釋放CO2,提高了Rubisco(固定CO2的酶)附近的CO2濃度。下列敘述錯誤的是

()

PEP：磷酸烯醇式丙酮酸；OAA：草酰乙酸；

Mal：蘋果酸；Pyr：丙酮酸

A.推測PEPC對無機(jī)碳的親和力高于Rubisco

B.具有圖示CO2濃縮機(jī)制的植物具有較低的CO2補償點

C.為卡爾文循環(huán)提供能量的是腺昔三磷酸

D.圖中植物無機(jī)碳的固定場所為葉肉細(xì)胞的葉綠體和維管束鞘細(xì)胞的葉綠體

答案D

解析圖中植物無機(jī)碳的固定場所為葉肉細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)和維管束鞘細(xì)胞的葉綠體基質(zhì)，

D錯誤。

3.(2021?天津，15)Rubisco是光合作用過程中催化CO2固定的酶。但其也能催化。2與C5結(jié)

合，形成C3和C2,導(dǎo)致光合效率下降。CO2與。2競爭性結(jié)合Rubisco的同一活性位點，因

此提高CO2濃度可以提高光合效率。

(1)藍(lán)細(xì)菌具有CO2濃縮機(jī)制，如下圖所示。

細(xì)胞

一膜

注：竣化體具有蛋白質(zhì)外殼，可限制氣體擴(kuò)散。

據(jù)圖分析，CO2依次以和方式通過細(xì)胞膜和光合片層膜。藍(lán)細(xì)菌的CO2濃

縮機(jī)制可提高竣化體中Rubisco周圍的CO?濃度，從而通過促進(jìn)和抑制

提高光合效率。

(2)向煙草內(nèi)轉(zhuǎn)入藍(lán)細(xì)菌Rubisco的編碼基因和理化體外殼蛋白的編碼基因。若藍(lán)細(xì)菌較化體

可在煙草中發(fā)揮作用并參與暗反應(yīng)，應(yīng)能利用電子顯微鏡在轉(zhuǎn)基因煙草細(xì)胞的________中觀

察到竣化體。

（3）研究發(fā)現(xiàn)，轉(zhuǎn)基因煙草的光合速率并未提高。若再轉(zhuǎn)入HCO3和C02轉(zhuǎn)運蛋白基因并成功

表達(dá)和發(fā)揮作用，理論上該轉(zhuǎn)基因植株暗反應(yīng)水平應(yīng),光反應(yīng)水平應(yīng),從

而提高光合速率。

答案（1）自由擴(kuò)散主動運輸C02固定。2與C5結(jié)合（2）葉綠體（3）提高提高

解析（1）據(jù)圖分析，C02進(jìn)入細(xì)胞膜的方式為自由擴(kuò)散，進(jìn)入光合片層膜時需要膜上的C02

轉(zhuǎn)運蛋白協(xié)助并消耗能量，為主動運輸過程。藍(lán)細(xì)菌通過C02濃縮機(jī)制使叛化體中Rubisco

周圍的C02濃度升高，從而通過促進(jìn)CO2固定進(jìn)行光合作用，同時抑制光呼吸，最終提高光

合效率。（2）若藍(lán)細(xì)菌較化體可在煙草中發(fā)揮作用并參與暗反應(yīng)，暗反應(yīng)的場所為葉綠體基質(zhì)，

故能利用電子顯微鏡在轉(zhuǎn)基因煙草的葉綠體中觀察到期化體。（3）若轉(zhuǎn)入HCO，和CO2轉(zhuǎn)運蛋

白基因并成功表達(dá)和發(fā)揮作用，理論上可以增大期化體中CO2的濃度，使轉(zhuǎn)基因植株暗反應(yīng)

水平提高，進(jìn)而消耗更多的NADPH和ATP,使光反應(yīng)水平也隨之提高，從而提高光合速率。

五分鐘查落實

1.（2021?全國乙，29節(jié)選）生活在干旱地區(qū)的一些植物（如植物甲）具有特殊的CO2固定方式。

這類植物晚上氣孔打開吸收CO2,吸收的CO2通過生成蘋果酸儲存在液泡中；白天氣孔關(guān)閉，

液泡中儲存的蘋果酸脫峻釋放的CO?可用于光合作用。若以pH作為檢測指標(biāo)，請設(shè)計實驗

來驗證植物甲在干旱環(huán)境中存在這種特殊的CO2固定方式。實驗思路：取生長狀態(tài)相同的植

物甲若干株隨機(jī)均分為A、B兩組；A組在（濕度適宜的）正常環(huán)境中培養(yǎng)，B組在干旱環(huán)境中

培養(yǎng)，其他條件相同且適宜，一段時間后，分別檢測兩組植株夜晚同一時間液泡中的DH,并

求平均值。預(yù)期結(jié)果：A組pH平均值高于B組。（簡要寫出實驗思路和預(yù)期結(jié)果）

2.玉米具有特殊的CO2濃縮機(jī)制，在葉肉細(xì)胞中磷酸烯醇式丙酮酸（PEP）可在PEPC的作用

下和CO2結(jié)合生成草酰乙酸（OAA）,OAA經(jīng)過一系列轉(zhuǎn)化最后進(jìn)入相鄰維管束鞘細(xì)胞釋放出

CO2,提高了葉肉細(xì)胞內(nèi)Rubisco周圍的CO2濃度。研究表明，水稻沒有上述CO2濃縮機(jī)制，

由此推斷玉米抵抗干旱的能力強于（填“強于”或“弱于”）水稻，判斷的依據(jù)是干旱環(huán)境中

植物氣孔會部分關(guān)閉，CO2供應(yīng)不足，光合速率明顯下降，但玉米具有特殊的CO2濃縮機(jī)制,

能利用較低濃度的CO2,故其抵抗干旱環(huán)境的能力更強。已知PEPC與無機(jī)碳的結(jié)合力遠(yuǎn)大

于Rubisco,據(jù)此可以推測，夏天玉米可能不存在“光合午休”現(xiàn)象，原因是PEPC與無機(jī)碳

的親合力遠(yuǎn)大于Rubisco,能利用胞間濃度較低的CC）2。

3.玉米的葉肉細(xì)胞和維管束鞘細(xì)胞間具有大量胞間連絲，意義是提高物質(zhì)運輸效率。

4.光合細(xì)胞可在光照下吸收02釋放CO2,稱為光呼吸。存在光呼吸現(xiàn)象的根本原因在于

Rubisco是一個雙功能的酶，當(dāng)C02濃度高而。2濃度低時，RuBP（C5）與C02結(jié)合，經(jīng)此酶催

化生成2分子的PGA（C3）,進(jìn)行光合作用；反之，RuBP與02結(jié)合，進(jìn)行光呼吸?？茖W(xué)研究

發(fā)現(xiàn)在某植物中存在CO2濃縮機(jī)制：葉肉細(xì)胞中產(chǎn)生一種特殊的蛋白質(zhì)微室，能將C02濃縮

在Rubisco周圍，該機(jī)制的意義是可以減少光呼吸，增加光合作用有機(jī)物的產(chǎn)量。

課時精練

一、選擇題

1.（2024?重慶江北區(qū)高三聯(lián)考）景天酸代謝（CAM）途徑屬于某些植物特有的CO2固定方式,

下列關(guān)于這類植物的敘述，錯誤的是（）

甲乙

A.在上午某一時刻，突然降低外界的CO2濃度，葉肉細(xì)胞中C3的含量短時間內(nèi)不變

B.景天酸代謝途徑的出現(xiàn)，可能與植物適應(yīng)干旱條件有關(guān)

C.給植物提供14c標(biāo)記的14co2J4C可以出現(xiàn)在OAA、蘋果酸、C3和有機(jī)物中

D.在夜晚，葉肉細(xì)胞能產(chǎn)生ATP的細(xì)胞器有線粒體和葉綠體

答案D

解析在夜晚，葉肉細(xì)胞只能通過細(xì)胞呼吸產(chǎn)生ATP,即產(chǎn)生ATP的細(xì)胞器是線粒體，D錯

、口

1^1O

2.（2024?江蘇南京第九中學(xué)高三期中）景天科植物（如景天、落地生根）的葉子有一個很特殊的

CO2固定方式：夜間氣孔開放，吸收的CO2生成蘋果酸儲存在液泡中；白天氣孔關(guān)閉，液泡

中的蘋果酸經(jīng)脫孩作用釋放CO2用于光合作用，其部分代謝途徑如圖所示。下列分析正確的

是（）

A.如果白天適當(dāng)提高CO?濃度，景天科植物的光合作用速率將隨之提高

B.由景天科植物特殊的CO2固定方式推測其可能生活在高溫干旱地區(qū)

C.白天景天科植物葉肉細(xì)胞內(nèi)蘋果酸的含量和葡萄糖的含量可能呈正相關(guān)

D.景天科植物參與卡爾文循環(huán)的CO2就是來源于蘋果酸的分解

答案B

解析白天適當(dāng)提高CC>2濃度，景天科植物的光合作用速率不會提高，因為此時葉肉細(xì)胞的

氣孔是關(guān)閉的，A錯誤；白天，景天科植物葉肉細(xì)胞內(nèi)蘋果酸會通過脫段作用形成C02參與

暗反應(yīng)，進(jìn)而合成葡萄糖，即白天蘋果酸的含量和葡萄糖的含量呈負(fù)相關(guān)，C錯誤；景天科

植物中參與卡爾文循環(huán)的C02除了來源于蘋果酸的分解外，還來源于細(xì)胞呼吸，D錯誤。

3.下列有關(guān)C3植物和C4植物代謝和結(jié)構(gòu)特點的描述，正確的是（）

A.C3植物多為陰生植物，C4植物多為陽生植物

B.在進(jìn)行光合作用時，C3植物和C4植物分別將C02中的C首先轉(zhuǎn)移到C3和C4中

C.C3植物的葉肉細(xì)胞具有正常葉綠體，C4植物的葉肉細(xì)胞具有無基粒的葉綠體

D.C4植物的維管束鞘外有“花環(huán)型”的兩圈細(xì)胞

答案B

解析C3植物既有陽生植物也有陰生植物，A錯誤；C4植物的維管束鞘細(xì)胞具有無基粒的葉

綠體，而葉肉細(xì)胞具有有基粒的葉綠體，C錯誤；C4植物的葉片中，圍繞著維管束的是呈“花

環(huán)型”的兩圈細(xì)胞：里面一圈是維管束鞘細(xì)胞，外面一圈是一部分葉肉細(xì)胞，D錯誤。

4.C4植物是指生長過程中從空氣中吸收C02后，首先合成含四個碳原子化合物的植物，其

能濃縮空氣中低濃度的C02用于光合作用。玉米屬于C4植物，較C3植物具有生長能力強、

需水量少等優(yōu)點。如圖為C4植物光合作用固定CO2過程的簡圖。下列相關(guān)敘述錯誤的是（）

大氣co?Pi

磷酸烯醇式\

丙酮酸草酰乙酸（CJ

PEP竣化酶

C）

丙酮酸-NADPH谷氨酸

磷酸蘋果酸脫氫酶谷草轉(zhuǎn)氨酶

二激酶、ATP

NADP+d-酮戊二酸

丙酮酸

蘋果酸（C0天冬氨酸（CJ

C3化合物

葉肉細(xì)胞

C3化合物―其束鞘細(xì)胞—C,化合物

co?Rubisc-卡爾文循環(huán)

A.C4植物葉肉細(xì)胞固定CO2時不產(chǎn)生C3，而是形成蘋果酸或天冬氨酸

B.據(jù)圖推測暗反應(yīng)的場所在葉肉細(xì)胞中

C.由C02濃縮機(jī)制可推測，PEP竣化酶對CO2的親和力高于Rubisco

D.圖中丙酮酸轉(zhuǎn)變?yōu)榱姿嵯┐际奖幔–3）的過程屬于吸能反應(yīng)

答案B

5.根據(jù)光合作用中C02固定方式的不同，植物可分為多種類型，其中C3和C4植物的光合

速率隨外界C02濃度的變化如圖所示（C02飽和點是指植物光合速率開始達(dá)到最大值時的

外界C02濃度）。據(jù)圖分析，下列說法錯誤的是（）

?7

g

-

o

y40

O

U

I

a

)

_

楙

型

如

織2004006008001000

外界COz體積分?jǐn)?shù)/X10-6

A.在低CO2濃度下，C4植物光合速率更易受C02濃度變化的影響

B.在C4植物CO2飽和點時，C4植物的光合速率要比C3植物的低

C.適當(dāng)擴(kuò)大C3植物的種植面積，可能更有利于實現(xiàn)碳中和的目標(biāo)

D.在干旱條件下，氣孔開度減小，C4植物生長效果要優(yōu)于C3植物

答案B

解析分析題圖可知，在低CO2濃度下，CO2濃度稍微提高，C4植物光合速率快速提高，

C3植物在CO2濃度很低時不進(jìn)行光合作用，故C4植物光合速率更易受CO2濃度變化的影響,

A正確；根據(jù)圖示，在C4植物CO2飽和點（外界CO2體積分?jǐn)?shù)為300X10-6左右）時，C4植

物的光合速率要比C3植物的高，B錯誤；C3植物的CO2飽和點更高，能利用更多的CO2,

故適當(dāng)擴(kuò)大C3植物的種植面積，可能更有利于實現(xiàn)碳中和的目標(biāo)，C正確；在干旱條件下,

氣孔開度減小，C4植物能利用更低濃度的CO2,生長效果要優(yōu)于C3植物，D正確。

6.在干旱、高溫條件下，玉米（C4植物）由于含有磷酸烯醇式丙酮酸竣化酶（PEPC）,其利用CO2

的能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于水稻（C3植物），具有明顯的生長及產(chǎn)量優(yōu)勢。育種專家從玉米的基因組中分

離出PEPC基因，培育出高光合效率的轉(zhuǎn)基因水稻。下列敘述正確的是（）

A.鑒定時須測定并比較轉(zhuǎn)基因水稻與非轉(zhuǎn)基因水稻同化CO2的速率

B.DNA聚合酶與PEPC基因上的啟動子結(jié)合后能驅(qū)動該基因轉(zhuǎn)錄

C.可使用PCR技術(shù)檢測PEPC基因是否在轉(zhuǎn)基因水稻中成功表達(dá)

D.基于轉(zhuǎn)基因水稻的科學(xué)研究，體現(xiàn)了生物多樣性的間接價值

答案A

解析RNA聚合酶識別并結(jié)合啟動子，驅(qū)動轉(zhuǎn)錄，DNA聚合酶催化合成DNA,B錯誤；PCR

技術(shù)可檢測目的基因及其轉(zhuǎn)錄出的RNA,但不能檢測翻譯是否成功，C錯誤；基于轉(zhuǎn)基因水

稻的科學(xué)研究，體現(xiàn)了生物多樣性的直接價值，D錯誤。

7.藍(lán)細(xì)菌能通過產(chǎn)生的一組特殊蛋白質(zhì)將CO2濃縮在Rubisco（固定CO2的關(guān)鍵酶）周圍?？?/p>

學(xué)家們在藍(lán)細(xì)菌這一CO2濃縮機(jī)制的研究中又有新發(fā)現(xiàn)。下列有關(guān)敘述錯誤的是（）

A.Rubisco是在藍(lán)細(xì)菌的核糖體上合成的

B.藍(lán)細(xì)菌中含有DNA和RNA,其DNA主要位于擬核中

C.藍(lán)細(xì)菌的C02濃縮機(jī)制可能是自然選擇的結(jié)果

D.藍(lán)細(xì)菌中催化H20光解的酶與Rubisco相同

答案D

解析酶具有專一性，藍(lán)細(xì)菌中催化H2O光解的酶與Rubisco不同，后者用于CCh的固定,

D錯誤o

8.科學(xué)家研究出二氧化碳到淀粉的人工合成途徑，這是基礎(chǔ)研究領(lǐng)域的重大突破，技術(shù)路徑

如圖所示，圖中①?⑥表示相關(guān)過程，下列分析不正確的是（）

光伏

.璧——時③、甲

發(fā)電⑥

困r--n五3*混

P斤催化劑）-3

A.該系統(tǒng)與葉肉細(xì)胞相比，不進(jìn)行細(xì)胞呼吸消耗糖類，能積累更多的有機(jī)物

B.該過程④⑤⑥類似于固定二氧化碳產(chǎn)生糖類的過程

C.該過程實現(xiàn)了“光能一活躍的化學(xué)能一有機(jī)物中穩(wěn)定的化學(xué)能”的能量轉(zhuǎn)化

D.該過程能更大幅度地緩解糧食短缺，同時能節(jié)約耕地和淡水資源

答案C

解析該系統(tǒng)與葉肉細(xì)胞相比，不進(jìn)行細(xì)胞呼吸，即不消耗糖類，該系統(tǒng)與葉肉細(xì)胞相比，

在相同條件下能積累更多的有機(jī)物，A正確；該過程④⑤⑥形成有機(jī)物，類似于固定二氧化

碳產(chǎn)生糖類的過程，B正確；該過程實現(xiàn)了“光能一有機(jī)物中穩(wěn)定的化學(xué)能”的能量轉(zhuǎn)化，

C錯誤；該研究成果的意義在于有助于實現(xiàn)碳中和、緩解人類糧食短缺問題，同時可以節(jié)約

耕地和淡水資源，D正確。

9.圖甲是將玉米的PEPC酶（與CCh的固定有關(guān)）基因與PPDK酶（催化CO?初級受體“PEP”

的生成）基因?qū)胨竞螅谀骋粶囟认聹y得光照強度對轉(zhuǎn)雙基因水稻和原種水稻的凈光合速

率影響如圖甲；圖乙是在光照為1000Lux下測得溫度影響凈光合速率的變化曲線（凈光合速

率是指植物光合作用積累的有機(jī)物，是總光合速率減去呼吸速率的值）。下列相關(guān)敘述錯誤的

是（）

z?

O.

TUI

I6

)。

,；，22m

常示度時細(xì)酶O。米葉K鞘

正表誤中者oC玉

溫℃cs耗的的束

，點的錯境兩i與消，胞2管

5bP

后a乙3B環(huán)，u下比細(xì)O維

，RBC

功圖于，照下u照相鞘到

成知應(yīng)小動光件的R稻束對運

可環(huán)化光C

因?qū)β室茝姉l在水管P轉(zhuǎn)

甲,速方循催E4

基1在度物與維C

圖-上文可P（

轉(zhuǎn)s-合種溫植。，物

由2光右爾既響所酶

故；_栽該色C產(chǎn)

m的向卡酶影場

等，-l合故綠P定

確o點。該（E

動相質(zhì)稻適，的要P固

移正m水a(chǎn)更同圖，吸度主,

中度基^，）用4

）用方A2，以相意呼濃的

境強體，O大大利C

七作下綠C下所點示光對解

稻0（環(huán)吸用增越中成

4揮左葉5件，起應(yīng)行相光

水度照呼作2率力胞生

因5發(fā)向是條稻的反進(jìn)2水：

3溫光胞揮是速和，0細(xì)應(yīng)

基中會所率度水線暗親是題

0強細(xì)發(fā)合應(yīng)和肉反

雙3質(zhì)點場速強種曲用的2體2問

在的中光葉O

轉(zhuǎn)5基A照原條作反O綠列

2種稻的質(zhì)合凈物2C在C

體，光于兩合0葉下

栽水定基光則底受先與

0綠驗x高，光胞）答

2宜種固體凈u，對與向應(yīng)P

葉實2L要時的P細(xì)E回

適原O綠的驗酶B方反P

的關(guān)0點0米，u肉（。

更與C葉稻0實應(yīng)暗

日

二0300)胞相為玉R酸

?Z—UI稻稻，的水1和小葉環(huán)

細(xì)甲關(guān)化反的酮

黑如織

、<e水關(guān)因、飽度和越中循

肉圖水胞C相促米丙

因有基°光強稻K催其文

葉復(fù)因細(xì)甲（'酶玉式

基基定雙0的照水可，爾

稻重肉3圖的。醇

,雙雙固轉(zhuǎn)稻光。是L又鞘卡

水葉在復(fù)l酶關(guān)烯

C轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)的下水當(dāng)確圖o，束行

因°2稻，重m該有酸

，，水度C因，正如）n環(huán)管進(jìn)

基5O知°7。）成磷

3比下C在強5基知D10循維再

雙可35應(yīng)生化,

為相件與酶照雙可，，4文繞P2

轉(zhuǎn)乙為轉(zhuǎn)甲等爾反圍T催O

在整稻條酶C光圖南為）i

CPx整，圖相題湖m卡的密A-C

酶調(diào)水度Eu據(jù)?2L

P,調(diào)知由度擇K行O緊與-放

C度種溫EPL3l

PBP，0C度可；強選2的進(jìn)C胞要o釋

溫原甲°02n

E下0溫甲確吸非2（，放細(xì)主國后

P將與圖案00O

...況13將圖呼、C應(yīng)釋肉體7胞

.析正.0

ABCD答解情在是故由C胞二1對反并葉綠為細(xì)

水稻co2

（1）玉米的卡爾文循環(huán)中第一個光合還原產(chǎn)物是（填具體名稱），該產(chǎn)物跨葉

綠體膜轉(zhuǎn)運到細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)合成（填“葡萄糖”“蔗糖”或“淀粉”）后，再通過

長距離運輸?shù)狡渌M織器官。

（2）在干旱、高光照強度環(huán)境下，玉米的光合作用強度（填“高于”或“低于”）水稻。

從光合作用機(jī)制及其調(diào)控分析,原因是（答出三點即可）。

（3）某研究將藍(lán)細(xì)菌的CO2濃縮機(jī)制導(dǎo)入水稻，水稻葉綠體中CO2濃度大幅提升，其他生理代

謝不受影響，但在光飽和條件下水稻的光合作用強度無明顯變化。其原因可能是

___________________________________________________________________（答出三點即可）。

答案（1）3一磷酸甘油醛蔗糖維管組織

（2）高于高光照條件下玉米可以將光合產(chǎn)物及時轉(zhuǎn)移；玉米的PEPC酶對C02的親和力比水

稻的Rubisco酶更高；玉米能通過PEPC酶生成C4,使維管束鞘內(nèi)的C02濃度高于外界環(huán)境,

抑制玉米的光呼吸（3）酶的活性達(dá)到最大,對CO2的利用率不再提高;受到ATP以及NADPH

等物質(zhì)含量的限制；原核生物和真核生物光合作用機(jī)制有所不同

解析（1）玉米的光合作用過程與水稻相比，雖然C02的固定過程不同，但其卡爾文循環(huán)的過

程是相同的，結(jié)合水稻的卡爾文循環(huán)圖解，可以看出CO2固定的直接產(chǎn)物是3一磷酸甘油酸，

然后直接被還原成3—磷酸甘油醛。3一磷酸甘油醛在葉綠體中被轉(zhuǎn)化成淀粉，在葉綠體外被

轉(zhuǎn)化成蔗糖，蔗糖是植物長距離運輸?shù)闹饕穷悾崽鞘峭ㄟ^維管組織進(jìn)行長距離運輸?shù)摹?/p>

（2）干旱、高光照強度時會導(dǎo)致植物部分氣孔關(guān)閉，吸收的C02減少，而玉米的PEPC酶對

C02的親和力比水稻的Rubisco酶更同；玉米能通過PEPC酶生成C.4,使維管束鞘內(nèi)的CO2

濃度高于外界環(huán)境，抑制玉米的光呼吸；且玉米能將葉綠體內(nèi)的光合產(chǎn)物通過維管組織及時

轉(zhuǎn)移出細(xì)胞。因此在干旱、高光照強度環(huán)境下，玉米的光合作用強度高于水稻。（3）將藍(lán)細(xì)菌

的C02濃縮機(jī)制導(dǎo)入水稻葉肉細(xì)胞，只是提高了葉肉細(xì)胞內(nèi)的C02濃度，而植物的光合作用

強度受到很多因素的影響，在光飽和條件下如果光合作用強度沒有明顯提高，可能是水稻的

酶活性達(dá)到最大，對C02的利用率不再提高，或是受到ATP和NADPH等物質(zhì)含量的限制，

也可能是因為藍(lán)細(xì)菌是原核生物，水稻是真核生物，二者的光合作用機(jī)制有所不同。

11.同一地區(qū)種植玉米（C4植物）和水稻（C3植物）兩種作物，夏季晴朗白天，水稻出現(xiàn)''光合

午休”現(xiàn)象，而玉米沒有此現(xiàn)象。研究發(fā)現(xiàn)：玉米葉肉細(xì)胞含有典型葉綠體，維管束鞘細(xì)胞

含有的葉綠體只能進(jìn)行暗反應(yīng)。請結(jié)合圖表回答問題：

葉肉細(xì)胞維管束鞘細(xì)胞

圖

<

植

姻V

/Z

如

植

/物

朱

*

0細(xì)胞間隙CO2濃度/（Fig?L-1）

圖2

（1）玉米維管束鞘細(xì)胞含有的葉綠體只能進(jìn)行暗反應(yīng)，因此玉米葉片光反應(yīng)發(fā)生在

由圖1可知，C02先后與（物質(zhì)）結(jié)合。玉米葉肉細(xì)胞和維管束鞘細(xì)胞結(jié)構(gòu)和功

能不同的根本原因是O

（2）玉米維管束鞘細(xì)胞與相鄰葉肉細(xì)胞通過胞間連絲相連，其作用是o與

水稻相比，玉米的CO2的補償點較o高溫、干旱時玉米還能保持高效光合作用

的原因是o

據(jù)此推測，圖2中（填“A”或"B”）植物為C4植物。

（3）為了讓水稻獲得C4途徑中固定C02的酶，提高對C02的親和力，利用所學(xué)的生物技術(shù)與

工程相關(guān)知識，提出你的設(shè)計思路：o

答案（1）葉肉細(xì)胞的葉綠體類囊體薄膜PEP、C5基因的選擇性表達(dá)（2）實現(xiàn)細(xì)胞間的物

質(zhì)交換和信息交流低玉米葉肉細(xì)胞中固定C02的酶對C02的親和力更高，可利用較低濃

度C02進(jìn)行光合作用A（3）獲取C4途徑固定CO2的酶的基因（PEP當(dāng)化酶基因），將其導(dǎo)入

水稻細(xì)胞

12.(2021?遼寧，22)早期地球大氣中的。2濃度很低，到了大約3.5億年前，大氣中。2濃度

顯著增加，CO2濃度明顯下降。現(xiàn)在大氣中的CO2濃度約390「imol-mori,是限制植物光合

作用速率的重要因素。核酮糖二磷酸竣化酶/加氧酶(Rubisco)是一種催化CO2固定的酶，在低

濃度CO2條件下，